为了深入研究剪切型空化水射流在解离鳞片石墨过程中对石墨颗粒流场特性的影响,结合了图像法与数值模拟两种方法进行分析。通过高速摄像机的观测,获得了剪切型喷嘴在射流过程中形成的大量气泡图像。这些气泡在喷嘴出口处形成了典型的空化云结构,进而构成了稳定的空化水射流。为了进一步深入理解这一过程,使用FLUENT软件对剪切型空化水射流喷嘴的全流场进行了数值模拟。
在数值模拟过程中,选用了欧拉模型作为多相流动模型,将水设为主项,石墨颗粒为次项。同时,采用了k-ε湍流模型来分析喷嘴入口压力对石墨颗粒流场的轴向速度和轴向动压强分布规律的影响。相关研究表明,石墨颗粒流场的轴向速度与轴向动压强的分布规律高度一致,均表现出明显的轴对称性。在轴向位置坐标21 mm的扩散段处,轴心速度与轴心动压强均达到最大值。研究还发现,在喷嘴的横截面上,轴向速度存在明显的速度梯度,这使得石墨颗粒之间产生了速度滑移,并产生相互作用力,从而实现了石墨颗粒的相互剥离。
有关前混合水射流喷嘴结构参数及流场数值模拟的进一步研究和模拟结果可以参考此链接。对于对颗粒流数值模拟感兴趣的读者,相关内容可在此处找到详细描述。其他类似的研究,如裂隙砂岩力学特性颗粒流数值模拟和电热模型中水射流相变过程的数值模拟,也可分别在这里和这里进一步查阅。
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